Arbeidsfunksjonen til elektronen: En vanskelig avskjøring

I en ingeniørs praktiske arbeid kan selv ganske abstrakte fysiske konsepter være av stor betydning. For eksempel er arbeidsfunksjonen til et elektron fra et metall en standardverdi for en utvikler av elektronikksystemer. Selvfølgelig vil en spesialist trenge mer grundig kunnskap, avhengig av hvilke materialer han har å jobbe med. Denne verdien gjelder ikke bare metaller, men også faste stoffer, inkludert halvledere. Hvis et par to halvledere vurderes, brukes Anderson-regelen. Men hvis det nevnte materialet er forbundet med metall, vil Schottky-Mott-regelen være nyttig. Imidlertid vil beregningene være unøyaktige, og hovedrollen i dette er stabiliseringen av Fermi- energinivå .

definisjon

I fastfysisk fysikk er arbeidsfunksjonen den minste termodynamiske virkningen (det er den samme energien) som er nødvendig for å rive elektronen fra et fast stoff og plassere det på et punkt utenfor overflaten. Alle generaliserte beregninger utføres forutsatt at rundt kroppen er et vakuum. Dette punktet er langt nok i størrelsen på atomet, men ganske nært nok til å bli påvirket av det elektriske feltet i et vakuum. Arbeidsproduksjon - dette er ikke en egenskap for sammensetningen av materialet, men heller kvaliteten på overflaten. Det er relatert til funksjonene i krystallflaten og graden av forurensning.

Teoretisk formel

Arbeidsfunksjonen vil være numerisk lik summen av to energier. Først måtte mengden fjerne elektronen fra atomets system. For det andre, mengden energi som trengs for å plassere elektronen i et atom utenfor overflaten av det faste stoffet.

Forsiktig!

Noen fysiske fenomener er svært følsomme for den numeriske verdien av "arbeidsutgang" -indikatoren. Den formelen, som ble nevnt ovenfor, brukes til å konstruere forenklede teoretiske modeller, ikke noe mer. I eksperimenter kan verdiene til denne indeksen variere ganske sterkt fra formelberegninger oppnådd uten erfaring. Hvis overflaten ikke er jevn, ikke homogen, blir beregninger av den nøyaktige verdien selv, før man får empiriske data, nesten umulig.

Målemetoder grupper

Arbeidsfunksjonen til elektronen beregnes ved flere metoder og på grunnlag av helt forskjellige fysiske fenomener. I alt er to grupper av eksperimentelle metoder skilt ut. Absolutt bruker elektronutslipp fra en prøve, utløst av fotoemisjon, høy temperatur, feltutslipp eller tunneling av elektroner. Relative metoder bruker en potensialforskjell mellom testprøven og referanselektroden.

Det er vanskelig å forutsi arbeidsfunksjonen med høy nøyaktighet uten å gjennomføre en eksperimentell studie. Men det er visse trender som forskere har funnet ut i årenes arbeid med dette fenomenet. I praksis er verdien alltid mindre for metaller med åpen krystallgitter. For dumme ansikter av krystallet, er det høyere enn for skarpe kanter. Forklaringer på disse fenomenene er ganske åpenbare. I et åpent gitter er båndene i et elektron svakere, og i en spid vinkel blir eksterne effekter på et atom lettere.